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日本幹細胞-幹細胞移植糖尿病腎病的潛力及作用

隨著全球糖尿病患病率和發病率的與日俱增,糖尿病腎病成為終末期腎病和腎臟透析的主要原因之一。

目前臨床治療糖尿病腎病的主要策略是在生活方式干預的基礎上控制高血糖、高血壓和調節血脂異常。

糖尿病腎病的發病機制

糖尿病腎病的發病過程與腎臟血流動力學異常、糖脂代謝紊亂、免疫炎症反應、氧化應激、 腎臟細胞自噬異常、遺傳和表觀遺傳因素等病理生理機制相關。

間充質幹細胞的特徵

臨床前研究證實,間充質幹細胞能夠發揮多種治療效果,包括促進血管生成、防止細胞凋亡、抑制炎症和調節細胞外基質動力學等,從而改善組織微環境和促進組織再生。

動物模型探究幹細胞治療糖尿病腎病的機制

基礎案例:EZQUER等將異體提取的間充質幹細胞經靜脈輸注入糖尿病腎病小鼠體內,與對照組相比,間充質幹細胞治療結束8周後糖尿病腎病小鼠24h尿蛋白排洩減少了50%,且腎臟組織中僅觀察到輕微的腎小管擴張。

因此,間充質幹細胞能夠延緩糖尿病腎病進展,對受損的腎臟組織起到一定的保護作用。研究結果主要涉及以下幾個方面,見圖1。

(1) 減少腎臟細胞凋亡

研究證實,間充質幹細胞能夠 透過保護受損的足細胞和腎小管上皮細胞免於異常凋亡來保 護腎臟結構和改善腎臟病理改變。

ZHANG等研究發現, 多次靜脈注射脂肪間充質幹細胞能夠顯著減輕鏈脲佐菌素誘導的糖尿病大鼠的腎小球肥大並減少尿蛋白排洩,進一步研 究證實,脂肪間充質幹細胞能夠減輕高糖對足細胞的損傷, 減少足細胞凋亡。

(2) 調節自噬

研究表明,腎臟細胞 ( 尤其是足細胞和 腎小管上皮細胞 ) 的自噬功能受損,參與了各種腎臟疾病 的發病過程。

(3) 改善炎症反應

慢性炎症在糖尿病腎病的發生發展中起到關鍵作用,而間充質幹細胞能夠透過改善全身和腎臟 區域性炎症來延緩糖尿病腎病的進展。

ZHANG等近期發表的一項研究成果顯示,骨髓間充質幹細胞還能透過抑制 CD103+樹突狀細胞的成熟來抑制 CD8+T細胞的增殖和活化,從而減少 CD8+ T 細胞在糖尿病腎病大鼠 腎臟組織中的浸潤。

(4) 改善氧化應激

糖尿病腎病的病理改變機制包括活性氧的過度產生和抗氧化能力不足。

KONARI等研究發現, 從間充質幹細胞中分離提取的線粒體產生的活性氧減少,且 異體來源的間充質幹細胞能夠將自身的線粒體轉移給糖尿病腎病大鼠受損的近端腎小管上皮細胞,改善腎小管上皮細胞 的氧化應激並抑制細胞凋亡,從而保護腎小管的結構和功能。

(5) 抑制纖維化

轉化生長因子β(TGF-β) 超家族既是誘導上皮間質轉化的關鍵調控因子,又能調控細胞外基質合成從而導致腎臟纖維化,在糖尿病腎病的病理改變中,腎小管 上皮細胞受到高糖、尿蛋白和氧化應激等刺激後發生表型變化,轉變為過度合成細胞外基質的成纖維細胞,導致腎小管間質纖維化。

LV 等進一步研究證實,間充質幹細胞來源的骨形態發生蛋白7能透過抑制纖維化相關的 TGF-β/Smad 訊號通路來改善 糖尿病腎病大鼠的腎小球纖維化。

間充質幹細胞治療糖尿病腎病的臨床研究

近年來開展了大量的臨床試驗,以評估間充質幹細胞治療慢性腎臟疾病、急性腎損傷和腎移植等多種腎臟疾病的安全性、可行性和有效性。

臨床案例一:在一項多中心、雙盲的隨機對照臨床試驗(NCT01843387) 中,2 型糖尿病合併晚期糖尿病腎病的患者被隨機分為安慰劑組、低劑量組 (150×10^6) 和高劑量組 (300×10^6),低劑量與高劑量組患者經單次異體間充質前體細胞移植治療後12周,腎小球濾過率下降程度顯著降低,但尿蛋白、尿蛋白 / 肌酐、肌酐清除率、血脂、糖化血紅蛋白和血壓等與安慰劑組相比也有相對改善。

臨床案例二:此外,一項採用間充質幹細胞治療2型糖尿病腎病的臨床試驗 (NCT02585622)已於2017年啟動,該研究將評估間充質幹細胞對糖尿病腎病患者腎小球濾過率、尿蛋白 / 肌酐、尿蛋白排洩、血糖、血脂和血壓等指標的影響, 該項臨床試驗將於2020年12月結束。

綜上所述,臨床實驗證實間充質幹細胞能夠發揮腎臟保護作用並延緩糖尿病腎病進展,具體機制包括減少腎臟細胞凋亡、調節自噬、改善炎症反應、改善氧化應激和抑制纖維化等。

此外, 間充質幹細胞還能透過產生細胞外囊泡 ( 如外泌體 ) 來發揮腎臟保護作用。達到干預糖尿病腎病的目的,有效提高患者生活質量,具有廣闊應用前景。